【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)算量，所以選擇內(nèi)存更大 的比較合適。 顯示器的選擇 本文設(shè)計(jì)的 便攜式氣壓高度計(jì)需要顯示氣壓值和高度值，顯示期價(jià)的選擇方案如下： 方案一：數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管顯示的數(shù)字雖然清楚，但是其耗電量比較大，而且只顯示數(shù)字，但不能顯示些復(fù)雜的字符。 方案二：液晶顯示 液晶顯示具有 零輻射，低耗能，散熱小 ， 纖薄輕巧 ， 精確還原圖像 等優(yōu)點(diǎn)，而且能顯示星號(hào)。 方案比較： 液晶能較方便的顯示多個(gè)字符，且功耗低，滿足本文設(shè)計(jì)的需求，所以選擇方案二。 電平轉(zhuǎn)換芯片的選擇 MAX232， 該產(chǎn)品是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的 芯片。由于電腦串口 rs232 電平是 10v +10v，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是 ttl電平 0 +5v,max232 就是用來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2驅(qū)動(dòng)器、 2 接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平 。因?yàn)?MAX232 是一種比較常見(jiàn)的電平轉(zhuǎn)換芯片，適用的范圍廣泛，器件容易獲取，所以選擇 MAX232。 長(zhǎng) 春 大 學(xué) 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì) 共 41 頁(yè) 第 6 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 3 章 氣壓高度計(jì)的硬件設(shè)計(jì) 長(zhǎng) 春 大 學(xué) 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì) 共 41 頁(yè) 第 7 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 本文設(shè)計(jì) 的氣壓高度計(jì)是以 AT89C52 為核心，由電源電路、溫度傳感器 AD590、壓力傳感器 MPXA6115A、 RC濾波放大電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、電平轉(zhuǎn)換電路、顯示電路及上位機(jī)通信電路組成。 電源電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用鋰電池供電，然后對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其電路原理如圖 31所示， 主要部分是采用線性穩(wěn)壓芯片 7805 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓 ,在輸入電壓存在波動(dòng)時(shí)，輸出電壓保持恒定的裝置 ，轉(zhuǎn)換后的 12V 電壓供給擴(kuò)展部分， 5V 電壓供給單片機(jī)。圖中 15V 的電壓由鋰電池提供。 圖 31電源電路原理圖 LM7812 系列是三端正電源穩(wěn)壓電路，它的封裝形式為 TO220。它有一系列的固定 電壓的輸出，應(yīng)用非常的廣泛。由于內(nèi)部電流的限制，以及過(guò)熱保護(hù)及安全工作區(qū)得保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，就能夠提高大于 的輸出電流。雖然是按照固定的電壓值來(lái)設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠吭?，就能獲取各種不同的電壓和電流。 特點(diǎn)： *最大輸出電流為 *輸出電壓為 5V。6V。8V。9V。10V。12V。15V。18V。24V *熱過(guò)載保護(hù) *短路保護(hù) *輸出晶體管安全區(qū)保護(hù) 溫度傳感器電路設(shè)計(jì) AD590 的簡(jiǎn) 介 AD590 是美國(guó) ANALOG DEVICES 公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對(duì)溫度成比例。在 4 V 至 30 V 電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、恒流長(zhǎng) 春 大 學(xué) 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì) 共 41 頁(yè) 第 8 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為 1 181。A/K。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過(guò)激光調(diào)整，可用于校準(zhǔn)器件，使該器件在 (25176。C) 時(shí)輸出 181。A 電流。 AD590 適用于 150176。C 以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測(cè)應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無(wú)需支持電路的特點(diǎn)，使它成為許多溫度測(cè)量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。應(yīng)用 AD590 時(shí)，無(wú)需線性化 電路、精密電壓放大器、電阻測(cè)量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。 除溫度測(cè)量外，還可用于分立器件的溫度補(bǔ)償或校正、與絕對(duì)溫度成比例的偏置、流速測(cè)量、液位檢測(cè)以及風(fēng)速測(cè)定等。 AD590 可以裸片形式提供，適合受保護(hù)環(huán)境下的混合電路和快速溫度測(cè)量。 AD590 特別適合遠(yuǎn)程檢測(cè)應(yīng)用。它提供高阻抗電流輸出，對(duì)長(zhǎng)線路上的壓降不敏感。任何絕緣良好的雙絞線都適用，與接收電路的距離可達(dá)到數(shù)百英尺。這種輸出特性還便于 AD590 實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：輸出電流可以通過(guò)一個(gè) CMOS 多路復(fù)用器切換，或者電源電壓可以通過(guò)一個(gè)邏輯門(mén)輸出切換 AD590 的性能特點(diǎn) AD590 是一塊可以根據(jù)外界溫度變化而產(chǎn)生相應(yīng)電流值的集成芯片，作為一個(gè)高阻抗常量電流的傳感器，該器件可以工作在 430V的電壓之下，產(chǎn)生 1uA/K，應(yīng)用中不需要電源濾波器，導(dǎo)線溫度補(bǔ)償和線性化電路。由于內(nèi)部采用激光微調(diào)，器件的一致性和均勻性很好，容易互換。 AD590 的校準(zhǔn)精度比較的高，可達(dá) 177。 ℃ ，當(dāng)其在常溫區(qū)范圍內(nèi)校正后，測(cè)量精度可達(dá) 177。 ℃ 。在全溫區(qū)范圍內(nèi)（ 50℃ —— +150℃ ）使用，精度也可以達(dá)到 177。 ℃ 。 AD590 的主要特征為： （ 1） 線性電流的輸出： 1uA/K。 （ 2） 較寬的溫度范圍 ： 50℃ —— +150℃ ； （ 3） 器件只有兩個(gè)端口：電源電壓輸入，電流輸出； （ 4） 大范圍的電壓支持： 4V30V； （ 5） 敏感元件單獨(dú)隔離； （ 6） 低功耗； （ 7） 輸出電阻為 710M AD590 的工作原理 AD590 是一恒流源器件 , 輸出的電流值與它所測(cè)的絕對(duì)溫度有精確的線性關(guān)系。該器件采用了激光微調(diào)來(lái)校正集成電路的薄膜電阻 , 使其在絕對(duì)溫度 時(shí)輸出電流為 A, 靈敏度為 1μ A/K, 當(dāng)其感受溫度升高或降低時(shí) , 輸出電流以 1μ A/K 的速度增大或減小 , 從而將被測(cè)溫度線性轉(zhuǎn)換為電流形式輸出 , 在測(cè)量 電路中 , 可將其轉(zhuǎn)換為電壓形式來(lái)表示對(duì)應(yīng)溫度的大小。 長(zhǎng) 春 大 學(xué) 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì) 共 41 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 集成溫度傳感器是利用晶體管 PN 結(jié)的電流電壓特性與溫度的關(guān)系，把感溫 PN 結(jié)及有關(guān)電子線路集成在一個(gè)小硅片上，構(gòu)成一個(gè)小型化 、 一體化的專(zhuān)用集成電路片 .集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的 b e 結(jié)壓降的不飽和值 VBE 與熱力學(xué)溫度 T 和通過(guò)發(fā)射極電流 I 的關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè) . 目前在集成溫度傳感器中，常采用一對(duì)非常匹配的差分對(duì)管作為溫度敏感元件圖二是集成溫度傳感器基本原理圖 .其中 VT1 和 VT2 是互相匹配的晶體管， I1 和 I2 分別是 VT1和 VT2 管的集電極電流，由恒流源提供 .VT1 和 VT2管的兩個(gè)發(fā)射極和基極電壓之差 Δ Ube 可用下式表示，即： Δ U=KT/qIn(I1γ /I2) (1) 式中： k 是波爾茲曼常數(shù)； q 是電子電荷量； γ 是 VT1 和 VT2 管發(fā)射結(jié)的面積之比 .從上式可看出，如果保證 I1/I2 恒定，則 ΔUbe 就與溫度 T 成單值線性函數(shù)關(guān)系 .這就是集成溫度傳感器的基本工作原理，在此基礎(chǔ)上可設(shè)計(jì)出各種不同電路以及不同輸出類(lèi)型的集成溫度 傳感器 . 圖 集成溫度傳感器基本原理圖 AD590的非線性誤差 及其補(bǔ)償 AD590 型集成溫度傳感器在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn) , 但由于客觀因素 , 使封裝后的靈敏度可能有所偏離 , 即產(chǎn)生非線性誤差。生產(chǎn)廠家按校準(zhǔn)精度將該器件分為 I、 J、 K、 L、M五檔 , 不同檔的準(zhǔn)確度不同 , I 檔誤差最大為177。 10℃ , M檔的準(zhǔn)確度最高 , 非線性誤差僅為177。 ℃。 AD590 在使用前應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確度標(biāo)定 , 標(biāo)定的主要目的是獲得表征準(zhǔn)確度大小的指標(biāo) ——— 線性度 , 如果存在非線性誤差 , 則應(yīng)該進(jìn)行校正 ——— 即溫度補(bǔ)償 。 AD590 型集成溫度傳感器在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn) , 并按校準(zhǔn)結(jié)果分為 I、 J、 K、 L、 M 五檔 , 其中 M檔的準(zhǔn)確度最高 , 在 55150 ℃ 范圍內(nèi)的非線性誤差在177。 ℃ 。 I 檔誤差較大 , 非線性誤差為177。 10℃?？梢?jiàn) , 不同檔 AD590 的準(zhǔn)確度是不同的 , 即使 是 同一檔的 AD590, 也會(huì)由于生產(chǎn)過(guò)程中工藝的波動(dòng)而使準(zhǔn)確度有所不同。因此使用前應(yīng)校正。為了準(zhǔn)確獲知 AD590 的準(zhǔn)確度大小 , 使用前要進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定的主要目的是獲長(zhǎng) 春 大 學(xué) 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì) 共 41 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 得表征準(zhǔn)確度大小的重要指標(biāo) —— 線性度 , 以便在使用時(shí)采取一定的措施來(lái)提高測(cè)量準(zhǔn)確度?？梢允褂孟率霾襟E來(lái)確定 AD590 的線性度 : ① 將 AD590 的測(cè)量范圍 ( 如 55~—— 150 ℃ 或其它 ) 分成若干點(diǎn) 。 ② 分別在這些溫度點(diǎn)上測(cè)得輸出電流值 。 ③ 根據(jù)測(cè)量結(jié)果描繪出一條特性曲線 。 ④ 用擬合的方法確定非線性誤差。 常用的求非線性誤差的擬合方法有許多種 , 如理論擬合、過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合、端點(diǎn)連線擬合、端點(diǎn)平移擬合和最小二乘擬合等。在獲得其特性曲線后 , 就可用這些方法中的任何一種來(lái)確定其線性度。 獲得了線性度后 , 為提高測(cè)量準(zhǔn)確度 , 下面的工作便是要對(duì)其進(jìn)行誤差修正補(bǔ)償了。誤差修正補(bǔ)償既可以采用硬 件電路來(lái)實(shí)現(xiàn) , 也可以采用計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) , 現(xiàn)分別介紹如下。 采用硬件電路對(duì) AD590 進(jìn)行誤差修正補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ峭ㄟ^(guò)對(duì)外部電阻器進(jìn)行調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的 , 最常用的方法有單點(diǎn)溫度補(bǔ)償和雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償。 ﹙ 1﹚ 單點(diǎn)溫度補(bǔ)償 單點(diǎn)溫度補(bǔ)償如圖 1 所示。圖 1( b) 給出了補(bǔ)償前后的誤差大小。 圖 33 單點(diǎn)溫度補(bǔ)償 實(shí)質(zhì)是端點(diǎn)平移的方法 , 這是最簡(jiǎn)單的方法。只要在外接電阻器中串接一個(gè)可變長(zhǎng) 春 大 學(xué) 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì) 共 41 頁(yè) 第 11 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電阻器 , 在 25 ℃ 時(shí) , 調(diào)節(jié)可變電阻器使其輸出為 298. 2 mV 即可。由于僅在一點(diǎn)上調(diào)整 ,